Domů     Zajímavosti
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Pokusy o extrakci DNA z mumií starověkého Egypta nebyly dlouho příliš úspěšné, ukázalo se totiž, že mumifikace zřejmě rozpad DNA urychluje. Nyní se však odborníkům podařilo sekvenovat genom obyvatele Staré říše, starý 4 800 let. Pochází tedy z doby, kdy vznikaly pyramidy. Co prozradil? Genom se snažily extrahovat z egyptských mumií četné laboratoře. V roce […]
Více než 400 primitivních koster prehistorických velryb bylo nalezeno v egyptském údolí Wadi Al-Hitan, což v překladu znamená „Údolí velryb“. Jejich zkoumání nabízí unikátní pohled na vývoj těchto tvorů, zejména jejich přerod ze suchozemských na mořské živočichy. Údolí velryb se nachází v egyptské saharské poušti. Místo bylo během pozdního eocénu, tedy v období před 55,8 […]
Mluvit s chatbotem může být jako snažit se obejmout ledničku – chladné, strojené a bez odezvy. A když jde o něco osobního? Často zjistíme, že robot prostě nestačí. Proč nás ale právě tato komunikace tolik stresuje? Když člověk mluví s člověkem, nejde jen o slova. Hraje se tu s gesty, výrazem tváře, tónem hlasu… někdy […]
Víme, že existovaly, ale vlivem nepříznivých podmínek, nadměrného lovu či činnosti člověka došlo k jejich vyhynutí. Díky vzorkům DNA těchto ztracených tvorů se vědci nyní chtějí pokusit je znovu přivést k životu. Budou se po naší planetě znovu prohánět mamuti, tasmánští tygři či blbouni nejapní? V dubnu letošního roku představila americká společnost Colossal Biosciences světu […]
Dlouhá léta bylo slepé střevo považováno za zbytečný evoluční přežitek – orgán, který je nám prakticky k ničemu, ale umí potrápit, když se zanítí. Nové vědecké poznatky však ukazují, že je zřejmě důležitější, než se zdálo. Proč ho potřebujeme? Slepé střevo vzniklo u člověka tím, že tenké střevo neústí do tlustého přímo na jeho počátku, […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz